关于老码头集装箱堆场结构设计方案优化的思考

  • 来源:珠江水运
  • 关键字:集装箱,堆场, 方案
  • 发布时间:2019-10-08 08:11

  摘 要:码头集装箱堆场结构设计方案的优化,对提高集装箱堆场堆存能力及安全性、节省工程投资具有重要意义。本文根据对广州黄埔老港码头以往集装箱堆场工程结构设计案例的比较与分析,结合黄埔老港码头四到五泊位前沿堆场的地质特点和使用情况,就将其改造为集装箱堆场的工程设计方案进行探讨,并提出了合理性和经济性相对较好的结构设计优化方案。

  关键词:集装箱 堆场 方案 优化

  1.问题的提出

  广州黄埔老港码头为适应城市发展变化和港口功能转型升级的需要,根据广州市关于黄埔老港码头作为保障城市日常生活生产和贸易所需清洁货源功能的定位,将依托国家一类开放口岸和自身地理位置的优势,主要发展集装箱业务。由于现有集装箱系统通过能力不足,且主要原因在于集装箱堆存能力不足,为了提高堆存能力,码头公司规划将码头四到五泊位前沿的场地改造为轨道式或轮胎式龙门吊集装箱堆场。

  2.堆场现状分析

  集装箱堆场分为重箱堆场和空箱堆场,本文主要研究重箱堆场的设计方案。黄埔老港码头集装箱堆场目前主要配置“堆4过5”、“堆5过6”的轨道式和轮胎式龙门吊,根据《港口工程荷载规范》(JTS 144-1-2010),集装箱重箱荷载取值见表1。

  码头四到五泊位前沿的场地现为钢材杂货堆场和仓库地块,占地面积约1.05万平方米(长约300米、宽约35米),场地所在港区的地质分布及特性大致为:人工填土层(厚3.1-6.7米,平均层厚4.87米);淤泥層(厚3.4-6.8米,平均层厚5.55米);中(细)砂层(厚0.6-3.3米,平均层厚2.08米);粉质粘土层(厚5.3米);强风化砂砾岩层(厚3.1-5.7米,平均层厚4.48米)。

  原场地作为钢材杂货堆场和仓库地基用途,经过长期堆货使用(实际使用年限超过70年)已完成自重固结,地质条件完全满足集装箱“4过5”、“堆5过6”工艺的承载能力要求。因此,堆场改造关键在于如何合理选择堆场结构设计方案。

  3.现行堆场设计方案比较

  集装箱重箱堆场作用荷载为箱角集中荷载,其次为机械水平运输荷载。集装箱堆场铺面结构型式关系到集装箱堆场的工作效率、投资成本、维护费用及使用的安全性,黄埔老港码头现行集装箱堆场结构型式采用了钢筋混凝土大板、箱角梁+混凝土预制块、混凝土预制块铺面等型式。现将具体情况说明和比较如下。

  3.1集装箱堆场设计方案结构构造(见表2)

  3.2各种设计方案优缺点比较

  一是钢筋混凝土大板铺面。该种结构型式的面层属于刚性结构,强度较高,结构稳定性较好,使用寿命相对较长。但是在较大荷载的长期作用下,由于地基的不均匀沉降容易引起混凝土大板开裂,尤其是在集装箱集中荷载作用下,更容易造成结构局部受到破坏。而且,钢筋混凝土大板建设费用和维护费用相对较高,后期维修实施较为困难。

  二是箱角梁+混凝土预制块铺面。该种结构型式广泛应用于新建集装箱堆场,既节省投资,又便于车辆交通管理(堆场与道路结构不同,界限分明)。箱脚梁之间区域根据受力情况选用了较为简易的铺面结构,费用较低。

  三是混凝土预制块铺面。该种结构型式能适应较大的地基沉降,维修方便,预制块体还能重复使用,维护费用相对较省。但混凝土预制块铺面结构的平整度相对较差,沉降后地面容易产生凹凸不平现象,排水处理困难,对机械轮胎磨损较大,投资费用相对钢筋混凝土大板结构和箱角梁+混凝土预制块铺面结构低,较适用于空箱堆场。

  4.设计方案选择与优化

  选择集装箱堆场结构型式应首先满足机械设备及生产工艺操作要求,并综合考虑工程造价、外观、维修费用和使用年限等因素。根据对上述三种不同结构型式集装箱堆场的比较和分析,结合黄埔老港码头四到五泊位前沿场地地质的实际情况和对机械的使用要求,建议堆场铺面结构选用工程投资较低的箱角梁结构型式,并对设计方案进行了调整及优化。

  (1)考虑到集装箱堆场作用荷载为箱角集中荷载,箱脚之间区域在使用过程不受力,故可以将箱角梁+混凝土预制块铺面方案里的箱脚梁之间区混凝土预制块铺面优化为中粗砂铺面,省去预制块铺面。

  (2)考虑箱角梁为相对独立结构,结合现行集装箱堆场使用过程中出现了不同程度的下沉现象,设计箱脚梁面高出箱脚间15-20厘米(原设计方案为5-10厘米),相比原设计方案高出10厘米,有利于场地排水和防止江水满贯时造成集装箱浸水,保证箱内货物安全。

  (3)箱角梁采用弹性地基梁结构,再结合黄埔老港码头四到五泊位前沿现有场地已使用超70年,地基经长期堆载已完成自重固结,故可减少地基开挖深度,减小箱脚梁级配碎石厚度,由原设计80厘米缩减至30厘米。

  因此,经优化后的铺面结构型式见表3。

  5.结语

  在满足集装箱生产工艺要求的前提下,将黄埔老港码头四到五泊位前沿场地改造为重箱堆场,结构形式采用箱角梁+箱间中砂层铺面,可以有效避免由于箱脚梁下沉引起的箱脚之间区域混凝土预制块拱起顶坏集装箱的现象(码头原港区客运站地块改造为重箱堆场后曾出现此现象),同时可以节约工程投资,合理性和经济性较好,使用年限较长。而箱角梁为相对独立结构,高出箱间区15~20cm有利于场地排水并保证货物堆存安全,又预留了箱脚梁在集中荷载作用下沉的余量。

  6.建议

  根据对黄埔老港码头以往集装箱堆场使用情况的观测,由于受到应力集中的影响,箱脚部位面层都普遍出现了不同程度的下沉现象,码头公司为此采取了在箱脚梁下沉位置加垫钢板进行调平的处理措施(每块钢板规格为长宽厚为40*40*2厘米),并根据下沉量情况加垫1块或多块钢板。经过多年的使用和实践证明,该处理方法合理适用可行,可大幅减少堆场维修费用和维修所需时间,有效提高堆场利用率,且钢板可以无限次重复使用。

  参考文献:

  JTS 144-1-2010.港口工程荷载规范.

  郭金强

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